กว่าสองพันปีก่อน อะตอมเป็นเพียงหลักปรัชญาของชาวกรีก และเป็นเช่นนั้นมาจนราวสี่ร้อยปีก่อน ที่ “ วิทยาศาสตร์” เริ่มต้นขึ้นในช่วงชีวิตของกาลิเลโอเมื่อราวสี่ร้อยปีก่อน จากนั้นอะตอมก็เริ่มเป็นสิ่งที่จับต้องได้ และเริ่มเชื่อกันว่า อะตอมมีอยู่จริง นั่นคือจุดเริ่มต้นของ ทฤษฎีอะตอมสมัยใหม่ ที่เริ่มเป็นรูปเป็นร่างโดยจอห์น ดอลตัน (John Dalton) ผู้ได้ชื่อว่า บิดาแห่งทฤษฎีอะตอมทางเคมี (father of chemical atomic theory) และเหตุการณ์นั้นเริ่มต้นในราว ค.ศ. 1803 อันเป็นปีที่ดอลตันเริ่มเผยแพร่แนวคิดว่าด้วยอะตอมของเขา

ดอลตันเป็นนักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เกิดวันที่ 6 กันยายน ค.ศ. 1766 ที่อีเกิลสฟีลด์ ในวัยหนุ่มเขาได้ย้ายไปที่เมือง แมนเชสเตอร ์และอาศัยอยู่จนถึงวันสุดท้ายของชีวิต ซึ่งเขาถึงแก่กรรมด้วยโรคหัวใจเมื่อวันที่ 27 กรกฎาคม 1844 รวมอายุได้ 78 ปี

ที่แมนเชสเตอร์ ดอลตันเป็นอาจารย์สอนหนังสือในมหาวิทยาลัยหลายแห่ง และได้รับเลือกเป็นสมาชิกของสมาคมวรรรณกรรม และปรัชญา (Literary and Philosophical Society) เมื่อปี 1794 ซึ่งภายในไม่กี่สัปดาห์ ดอลตันก็เสนอบทความแรกของเขา เป็นเรื่องเกี่ยวกับ “ ตาบอดสี” ที่ได้สังเกตจากประสบการณ์ของตัวเองที่สายตาของเขาแยกสีได้เฉพาะสีฟ้ากับสีม่วงเท่านั้น ทำให้โลกรับรู้ว่ามีคนตาบอดสีอยู่บนโลกใบนี้และคำว่า colour blindness ก็เป็นที่รู้จักกันในอีกชื่อหนึ่งว่า Doltonism หลังจากนั้นเขาก็มีบทความออกมาเรื่อย ๆ ในหลากหลายสาขาทั้ง แสง ความร้อน สีของท้องฟ้า รวมทั้งเรื่องของ ฝน น้ำค้าง ไอน้ำ และแม้แต่ไวยากรณ์ภาษาอังกฤษ

ค.ศ. 1800 ดอลตันได้รับตำแหน่งเลขาธิการของสมาคมฯ จากนั้นเขาก็เริ่มเสนอบทความหลายเรื่องจากผลการทดลอง เกี่ยวกับการผสมกันของแก๊ส ความสัมพันธ์ระหว่างการดึงดูดกันและการขยายตัวของไอน้ำและแก๊สอื่น ๆ กับอุณหภูมิ ที่ทำให้เขาพบ “ กฎความดันย่อย” (law of partial pressures ) หรือที่รู้จักกันว่าเป็น “ กฎของดอลตัน” ( Dalton’s law)

ก่อนหน้าดอลตันไม่นาน ลาวัวซีเย (Lavoisier : ค.ศ. 1743-1794) นำการชั่ง ตวง วัด มาใช้กับการทดลองเกี่ยวกับ การเผาไหม้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาเคมีมีสัดส่วนของสารที่มาทำปฏิกิริยากันที่แน่นอน ดังนั้น ในช่วง ค.ศ. 1800 เป็นต้นมา นักเคมีจึงพากันศึกษาว่าธาตุใดทำปฏิกิริยากับอีกธาตุหนึ่งด้วยสัดส่วนเท่าใด เช่น โซเดียม 46 กรัม จะทำปฏิกิริยาพอดีตายตัวกับคลอรีน 71 กรัมได้เป็นเกลือแกง 117 กรัม และมีการตีพิมพ์เผยแพร่กันออกมามากมาย

ดอลตันก็ศึกษาในทำนองเดียวกันนี้ โดยเมื่อเขาสังเกตเกี่ยวกับน้ำหนักของแก๊สที่นำมาผสมกันในอัตราส่วนที่ตายตัว ว่าทำปฏิกิริยาเกิดเป็นแก๊สชนิดใหม่เท่าใด เช่นเมื่อจำกัดปริมาตรของแก๊สไฮโดรเจนไว้ปริมาตรหนึ่ง แล้วเติมแก๊สออกซิเจน เข้าไป แก๊สสองอย่างนี้จะทำปฏิกิริยากันเกิดเป็น “ น้ำ” ที่มีน้ำหนักคงที่ไม่ว่าจะเติมแก๊สออกซิเจนเข้าไปมากเท่าใดก็ไม่มีผล เว้นแต่จะเติมแก๊สไฮโดรเจนลงไปด้วยจึงจะได้น้ำเพิ่มขึ้น จากผลงานที่ผู้อื่นตีพิมพ์ไว้รวมกับการศึกษาการผสมกันของแก๊ส ของตนนี่เอง ที่ดอลตันได้พัฒนามาเป็นทฤษฎีอะตอมทางเคมี

อย่างไรก็ดี ต้องรอถึงปี 1808 ที่ดอลตันเขียนถกถึงวิธีหาน้ำหนักของอะตอมในทฤษฎีเกี่ยวกับบรรยากาศและพฤติกรรม ของแก๊ส เอาไว้ในหนังสือชื่อว่า A New System of Chemical Philosophy และเขียนถึงทฤษฎีอะตอมเอาไว้ในหน้าท้าย ๆ ของหนังสือ โดยสรุป เขาเขียนไว้ว่า

1. ธาตุทางเคมีทั้งหลายประกอบขึ้นจากอะตอม

2. อะตอมทั้งหลายของธาตุหนึ่งมีมวลเท่ากันทุกประการ

3. อะตอมของคนละธาตุมีมวลไม่เท่ากัน และ

4. อะตอมย่อมรวมกันเป็นจำนวนน้อยในสัดส่วนที่เป็นจำนวนเต็ม เช่น 1:1 1:2 2:3 ฯลฯ

5. อะตอมไม่สามารถสร้างขึ้นได้ แบ่งแยกให้เป็นอนุภาคที่เล็กลง หรือทำลายลง ด้วยกระบวนการทางเคมี ย่อมไม่ได้ โดยปฏิกิริยาเคมีเพียงเปลี่ยนแปลงการที่อะตอมมาจับเข้าด้วยกันเท่านั้น

ทฤษฎีอะตอมทางเคมีของดอลตันไม่ได้ถูกต้องทั้งหมด ดังในข้อ 2 ซึ่งปัจจุบันเราทราบแล้วว่าอะตอมของธาตุเดียวกัน มีมวลไม่เท่ากันก็ได้ ที่เรียกว่า ไอโซโทป เช่น ไฮโดรเจนมี 3 ไอโซโทปที่มีมวลไม่เท่ากัน ได้แก่ ไฮโดรเจนธรรมดา ( 1H) ดิวเทอเรียม (D หรือ 2H) และทริเทียม (T หรือ 3H) และในข้อ 5 ก็ไม่ได้ถูกต้องทั้งหมด เพราะปัจจุบันมีการค้นพบ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นที่นิวเคลียสของอะตอม เช่น การแบ่งแยกนิวเคลียส (nuclear fission) ที่มีผลให้อะตอม ถูกแบ่งแยกได้ แต่ดอลตันก็ยังถูกต้องที่ว่าจะแบ่งแยกอะตอมไม่ได้ด้วยปฏิกิริยาเคมี

ผลงานเกี่ยวกับน้ำหนักอะตอมของดอลตันทำให้เขาได้รับเกียรติโดยมีการใช้หน่วยของน้ำหนักอะตอมเป็น “dalton” อยู่นาน ปัจจุบันหลงเหลือใช้อยู่ในวงการชีวเคมี เช่นใช้กับน้ำหนักของโปรตีน สำหรับผลงานเกี่ยวกับอะตอมเขาก็ได้รับเกียรติว่าเป็น “ บิดาแห่งทฤษฎีอะตอมทางเคมี”

แม้ดอลตันจะเริ่มพูดถึงอะตอมเรื่อยมาต่างกรรมต่างวาระมาตั้งแต่ ค.ศ. 1803 แต่เขาตีพิมพ์แนวคิดทฤษฎีอะตอมของเขา อย่างเป็นทางการในหนังสือ A New System of Chemical Philosophy ดังกล่าวแล้วเมื่อปี 1808 จึงถือได้ว่า...

ตามทฤษฎีอะตอมสมัยใหม่ของดอลตัน

อะตอมมีอายุครบ 200 ปีี ในปี 2008 นี้เอง